Arduino最佳入門與應用--打造互動設計輕鬆學 (電子書)

Arduino最佳入門與應用--打造互動設計輕鬆學 (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

楊明豐
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具体描述

  小成本,創造無限可能!
  Arduino入門實作經典,易學易用的初學指引!


  為什麼13歲的少年玩Arduino,玩到有機會被送上太空!

  從小孩到大人都可以接觸,也應該玩玩Arduino,Arduino讓沒有電子、資訊相關背景的人,不會受限專業技術,而能輕鬆實現自己的創意,並設計出互動作品。Arduino網路共享資源豐富,在短時間內即引發全球性的開放硬體熱潮。

  本書如同Arduino一樣的容易上手,完全以從未學習過電子、資訊相關知識的初學者角度切入,設計出多元的實作內容,成為入門與專題應用的最佳指引。專題實作單元皆包含【相關知識】、【函式說明】、【實作練習】三大部份,在【相關知識】中先說明完成專題實作所需的基本知識,【函式說明】則詳細解說使用到的Arduino函式功能及用法,最後的【實作練習】則融入互動設計作品常用的周邊元件、通訊模組,以及各類型的感測器等超過200個實用範例及練習,學習者只需結合本書部份範例,再加上自己的創意巧思,就能設計出有趣又好玩的互動作品。

  從入門、應用到專題實作,
  現在,就開始輕鬆的玩好Arduino!


  ‧入門最容易:Arduino所提供的免費軟體,操作簡單,可輕鬆上手。本書延續Arduino精神,強調實作玩創意,而不是在設計程式,實作練習簡單並有詳細解說。

  ‧實作成本低:本書使用的硬體為Arduino UNO板,成本低,軟體可在官網下載,全書所需周邊元件(不含感測元件)約在2千元左右。

  ‧學習模組化:可以結合本書範例程式與自己的巧思創意,即能輕鬆完成互動設計作品。

  ‧實例多樣化:如發光二極體(LED)、矩陣型LED、七段顯示器、液晶顯示器(L C D)、蜂鳴器、指撥開關、按鍵開關、矩陣鍵盤、步進馬達、直流馬達、伺服馬達、RFID模組、紅外線模組、藍牙模組、RF無線模組、XBee模組,以及各類型感測器如光敏電阻、紅外線感測器、超音波感測器、溫度感測器、溼度感測器、三軸加速度計等總計超過200個實用範例。

  ‧應用生活化:生活化的單元設計,除了能提高學習興趣之外、也能激發創意及想像力,內容可涵蓋各種LED的應用如閃爍、移位、調光等,以及計數器、數位時鐘、數位電壓表、光線偵測應用、移動偵測應用、距離測量應用、倒車警示器、數位溫度計、數位溼度計、傾斜角度測量、電子琴、音樂盒、自走車、無線遙控車、自動追光系統、大樓門禁管理、遠端遙控等。

 

电路的魔力:从零开始的电子制作实践指南 本书不仅仅是一本关于理论的教科书,更是一本激发你动手热情、带领你进入电子制作世界的实用指南。 无论你是一名对电子学充满好奇的学生,渴望将创意转化为实物的创客,还是希望拓宽技能领域的工程师,这本书都将为你提供坚实的基础和丰富的实践案例。我们将摒弃晦涩难懂的数学公式,专注于原理的直观理解和实际操作的精确指导,确保你在每一步都能获得即时的成就感。 第一部分:电子世界的基石——基础概念的扎实构建 本部分致力于为读者打下坚实的电子学基础,如同建造一座高楼,地基的稳固至关重要。我们将从最基本的概念讲起,用生活中的例子来类比抽象的物理现象,帮助你快速掌握核心思想。 第一章:电流、电压与电阻的三角关系 我们首先探讨电子世界的“三要素”:电流、电压和电阻。电流是电荷的定向移动,电压是驱动电荷运动的“推力”,而电阻则是对这种运动的阻碍。我们会详细介绍欧姆定律($V=IR$)——这个电子学中最基本、也最强大的定律。我们不仅会解释其数学表达式,更会深入剖析其物理意义:在给定的电压下,元件的阻值如何决定电流的大小。此外,还将引入功率的概念,让你了解能量是如何在电路中耗散或转换的。我们将使用直观的“水管模型”来形象地阐述这三者之间的相互关系,确保即便是初学者也能立刻领悟。 第二章:认识核心元件——被动元件的世界 电子电路离不开元件的组合。本章聚焦于电路中最基础、最常见的被动元件:电阻器、电容器和电感器。 电阻器: 不仅讲解其固定阻值的种类(如碳膜、金属膜),更会详细介绍变阻器(电位器)和热敏电阻(NTC/PTC)的工作原理及其在电路中的应用,例如作为分压器或传感器。 电容器: 电容器的“储能”特性是理解交流电路的关键。我们将区分电解电容和陶瓷电容的用途、极性要求以及它们在滤波和耦合中的作用。 电感器: 探讨线圈如何通过磁场储存能量,并解释其在扼流和调谐电路中的核心地位。 第三章:主动元件的突破——晶体管与二极管 主动元件是使电路具备“智能”和放大能力的关键。 二极管: 作为“单向导通”的元件,我们将深入剖析其P-N结的结构,讲解整流二极管、稳压二极管(齐纳二极管)的应用,以及发光二极管(LED)的发光原理和选型注意事项。 晶体管(BJT与MOSFET): 我们将重点讲解双极性结型晶体管(BJT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关和放大器的基本工作模式。通过实际搭建简单开关电路,展示晶体管如何用微小的基极/栅极电流控制更大的集电极/漏极电流。 第二部分:搭建与测试——实践工具与技能 理论知识必须通过实践来巩固。本部分将指导读者熟悉必备的电子制作工具,并掌握安全、高效的实验方法。 第四章:工具箱的准备与安全规范 在动手之前,了解和正确使用工具是保障成功和安全的前提。 必备工具介绍: 详细介绍万用表(如何测量电压、电流、电阻和通断性)、面包板(无焊连接的魔力)、烙铁与焊台(基础焊接技巧)、热风枪(表面贴装元件处理的初步介绍)以及示波器的基本功能(观察波形的重要性)。 安全用电准则: 强调低压直流电路的安全操作规范,如何避免短路和过载,以及处理电源适配器的注意事项。 第五章:面包板上的快速原型搭建 面包板是电子创客的“游乐场”。本章将教授如何高效、清晰地在面包板上搭建电路。我们将通过若干个基础练习,如搭建一个简单的LED闪烁电路和一个电压分压器,来熟悉元件的插入方向、导线连接的规范,以及如何保持电路布局的整洁,便于日后的故障排查。 第六章:基础电路的搭建与调试 理论转化为现实的桥梁。我们将学习如何阅读并准确无误地将电路原理图(Schematic)转换为实际的物理连接。 分压器与负载匹配: 实践欧姆定律,设计并测试一个能为特定负载提供稳定电压的分压电路。 晶体管开关的应用: 搭建一个由按键控制的继电器驱动电路,理解如何用低功耗信号控制高功耗负载。 使用万用表进行调试: 掌握系统化的故障排除流程——从检查电源到测量关键节点的电压和电流,找出电路不工作的原因。 第三部分:进阶模块与系统集成 掌握了基础元件后,我们将转向更复杂的模块和系统的集成,为构建更具功能性的设备打下基础。 第七章:数字逻辑世界的入门 现代电子设备离不开数字电路。本章将引导读者接触逻辑门(AND, OR, NOT, XOR)及其集成电路(IC)封装(如TTL或CMOS系列)。 布尔代数与真值表: 解释如何用数学逻辑描述电路行为。 组合逻辑电路的构建: 实践搭建一个简单的加法器或译码器,体会数字电路的精确性。 触发器基础: 简要介绍基本存储单元(如SR锁存器)的概念,为理解时序逻辑电路做铺垫。 第八章:传感器与信号调理 让电子系统“感知”外部世界是实现智能化的第一步。 模拟信号采集: 重点介绍常用的环境传感器,如光敏电阻(LDR)、热敏电阻(Thermistor)和应变片。 信号放大与滤波: 讲解运算放大器(Op-Amp)的基本功能,如何使用它构建缓冲器、反相放大器和比较器,以优化传感器输出的微弱信号,使其更适合后续处理。 第九章:电源管理与效率优化 一个稳定可靠的电源是任何电子项目的生命线。 线性稳压器(如LM78XX系列): 学习如何使用线性稳压器为敏感元件提供稳定的固定电压,并理解其存在的发热问题。 开关电源基础: 介绍开关模式电源(SMPS)的效率优势,以及如何使用DC-DC降压/升压模块来高效地管理电池供电系统。 本书的特色在于其极强的可操作性。 每个章节后的实践环节都提供了清晰的元件清单、步骤图解和预期的结果。我们相信,真正的学习发生在你亲手焊接和调试的那一刻。阅读本书后,你将不再惧怕电路图,能够自信地设计、搭建并调试各种基础至中等难度的电子系统。

著者信息

作者簡介

楊明豐


  近30年電子電機背景的豐厚資歷,擁有許多相關暢銷著作。
  致力編寫出讓初學者可以更快入門,並逐步具備紮實能力的好書。

  【證照】  
  ‧儀表甲級技術士
  ‧儀表乙級技術士
  ‧工業電子丙級技術士監評
  ‧國際技能競賽中華民國技能競賽裁判

  【著作】
  ‧Arduino最佳入門與應用
  ‧數位邏輯(含實習)總複習
  ‧8051入門輕鬆學(第3版)
  ‧電子學(含實習)滿分總複習(上)(下)
  ‧CPLD數位邏輯設計實務
  ‧電子學實習I、II攻略本
  ‧基本電學I、II
  ‧8051入門輕鬆學第2版
  ‧基本電學I、II應考攻略手冊
  ‧8051單晶片C語言設計實務第2版
  ‧8051單晶片設計實務—組合語言版
  ‧電子學I、II攻略本
  ‧數位邏輯實習
  ‧數位邏輯
  ‧電子學I、II
  ‧電子實習I、II
  ‧80x86組合語言
  ‧8051單晶片設計實務
  ‧計算機概論與微電腦實習考前指引
  ‧8051單晶片實作入門與應用

图书目录

01 認識Arduino
1-1 Arduino簡介
1-2 Arduino硬體介紹
1-3 Arduino軟體介紹
1-4 Arduino開發環境介紹

02 基本電路原理
2-1 電的基本概念
2-2 數字系統
2-3 手工具介紹
2-4 三用電表介紹
2-5 基本元件及符號

03 Arduino語言基礎
3-1 C語言的架構
3-2 Arduino語言的架構
3-3 Arduino的變數與常數
3-4 運算子(operator)
3-5 Arduino程式流程控制
3-6 函式(function)
3-7 陣列(array)
3-8 前置命令

04 LED控制實例
4-1 認識發光二極體(LED)
4-2 函式說明
4-3 實作練習
4-3-1 一個LED閃爍實習
4-3-2 四個LED單燈右移實習
4-3-3 四個LED霹靂燈變化實習
4-3-4 一個LED亮度變化實習
4-3-5 四個LED亮度變化單燈右移實習
4-3-6 雨滴燈實習

05 開關控制實例
5-1 認識開關
5-2 函式說明
5-3 實作練習
5-3-1 一個指撥開關控制一個LED亮與暗實習
5-3-2 一個指撥開關控制一個LED閃爍實習
5-3-3 一個指撥開關控制一個LED亮與暗實習(使用內部上拉電阻)
5-3-4 一個指撥開關控制四個LED移位方向實習
5-3-5 一個按鍵開關控制一個LED亮與暗實習
5-3-6 一個按鍵開關控制四個LED移位方向實習
5-3-7 電話鍵盤控制LED實習

06 串列埠實例
6-1 認識串列通訊
6-2 函式說明
6-3 實作練習
6-3-1 從Arduino板傳送訊息至電腦實習
6-3-2 從Arduino板傳送LED狀態至電腦實習
6-3-3 從Arduino板接收電腦訊息實習
6-3-4 從Arduino板接收電腦訊息控制LED閃爍速度實習
6-3-5 從Arduino板接收電腦訊息控制LED亮與暗實習
6-3-6 從Arduino板接收電腦訊息控制LED移位方向實習
6-3-7 使用VB介面傳送訊息控制LED移位方向實習

07 七段顯示器實例
7-1 認識七段顯示器
7-2 函式說明
7-3 實作練習
7-3-1 一位七段顯示器0~9計數實習
7-3-2 按鍵開關控制一位七段顯示器上下數實習
7-3-3 四位七段顯示器0000~9999計數實習
7-3-4 按鍵開關控制四位七段顯示器上下計數實習
7-3-5 讀取鍵盤並顯示於四位七段顯示器實習
7-3-6 使用MAX7219驅動四位七段顯示器實習
7-3-7 使用MAX7219驅動四位七段顯示電腦輸入數值實習

08 感測器實例
8-1 認識類比/數位(A/D)轉換
8-2 函式說明
8-3 實作練習
8-3-1 讀取類比電壓值實習
8-3-2 電位器控制LED閃爍速度實習
8-3-3 LED數位電壓表實習
8-3-4 光線偵測實習
8-3-5 移動偵測實習
8-3-6 距離測量實習
8-3-7 距離測量實習
8-3-8 溫度測量實習
8-3-9 溼度測量實習
8-3-10 傾斜角度測量實習

09 矩陣型LED實例
9-1 認識矩陣型LED顯示器
9-2 函式說明
9-3 實作練習
9-3-1 8X8矩陣型LED靜態顯示字元實習
9-3-2 電腦鍵盤控制8X8矩陣型LED 顯示數字0~9 實習
9-3-3 8X8矩陣型LED動態顯示字元實習
9-3-4 8X8矩陣型LED動態顯示字串實習

10 液晶顯示器實例
10-1 認識液晶顯示器(L C D)
10-2 函式說明
10-3 實作練習
10-3-1 顯示內建字元實習
10-3-2 字元移動實習
10-3-3 電腦輸入字元實習
10-3-4 顯示特殊符號實習
10-3-5 計數器實習
10-3-6 顯示自建字型實習
10-3-7 顯示15X16字型實習

11 聲音控制實例
11-1 認識聲音
11-2 函式說明
11-3 實作練習
11-3-1 電話聲實習
11-3-2 播放音符實習
11-3-3 電子琴實習
11-3-4 播放旋律實習
11-3-5 音樂盒實習

12 直流馬達控制實例
12-1 認識直流馬達
12-2 函式說明
12-3 實作練習
12-3-1 直流馬達正轉控制實習
12-3-2 直流馬達轉速控制實習
12-3-3 直流馬達轉向控制實習
12-3-4 電動車行進方向控制實習
12-3-5 電動車行進速度及方向控制實習

13 伺服馬達控制實例
13-1 認識伺服馬達
13-2 函式說明
13-3 實作練習
13-3-1 控制固定角度型伺服馬達轉動角度實習
13-3-2 鍵盤控制伺服馬達轉動固定角度實習
13-3-3 鍵盤控制伺服馬達轉動任意角度實習
13-3-4 光線控制伺服馬達轉動角度實習
13-3-5 控制連續型伺服馬達轉動方向實習
13-3-6 控制連續型伺服馬達轉向及轉速實習

14 步進馬達控制實例
14-1 認識步進馬達
14-2 函式說明
14-3 實作練習
14-3-1 控制步進馬達轉動方向實習
14-3-2 控制步進馬達轉動速度實習
14-3-3 鍵盤控制步進馬達轉向及轉速實習
14-3-4 步進馬達可程式控制實習
14-3-5 矩陣鍵盤控制步進馬達轉速及轉向實習

15 通訊實例
15-1 認識無線通訊
15-1-1 無線射頻辨識(RFID)
15-1-2 紅外線(IrDA)
15-1-3 藍牙(Bluetooth)
15-1-4 ZigBee
15-1-5 無線區域網路802.11(Wi-Fi)
15-2 函式說明
15-3 實作練習
15-3-1 讀取RFID標籤資料實習
15-3-2 門禁管理系統實習
15-3-3 藍牙模組接收實習—使用AccessPort通訊軟體
15-3-4 藍牙模組接收實習—使用VB 2010通訊軟體
15-3-5 RF無線模組實習
15-3-6 RF遠端遙控實習
15-3-7 XBee無線模組實習
15-3-8 XBee遠端遙控實習

图书序言

  • ISBN:9789863470328
  • EISBN:9789863472445
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:60.4MB

图书试读

用户评价

评分

這本書簡直是為我這種電子學新手量身打造的!從拿到手開始,那種充滿親切感的排版和圖文並茂的說明,就讓我對原本冰冷的電子元件產生了莫名的好感。我本來對什麼是麵包板、什麼是數位訊號還是一頭霧水,翻開書沒多久,作者就用非常生活化的比喻,把抽象的概念解釋得清清楚楚。特別是它引導你去動手實作的部分,那種「你一定可以成功」的鼓勵感非常到位。我記得第一次把LED燈成功點亮時,那種成就感簡直比我期末考拿到A還開心!它沒有一開始就丟一堆複雜的程式碼給你,而是循序漸進,從最基礎的輸入輸出開始,讓你穩紮穩打地建立起對Arduino的整體概念。對於想從零開始摸索,又害怕被厚重技術手冊嚇跑的人來說,這本書絕對是最好的引路人,它讓學習電子控制不再是高深的學問,而是一種有趣的拼圖遊戲。

评分

對於長期關注電子DIY領域的人來說,硬體工具的選擇和介面操作的熟練度,是影響學習意願的關鍵。這本書在介紹開發板和基礎工具的使用上,做得非常到位,沒有採用什麼冷門的硬體,都是市面上最容易取得的標準配備。更棒的是,它對於軟體環境的設定,比如驅動程式的安裝和IDE(整合開發環境)的介面導覽,處理得極為簡潔明瞭,幾乎可以做到「照著做,一路綠燈」。我最欣賞的是,它並沒有過度吹捧新奇的技術,而是紮實地建立起對基礎電子學的理解,確保你未來就算換了別的微控制器平台,這些核心概念依然適用。這才是「最佳入門」的真正價值所在,它教的不只是操作,更是一種設計和思考的底層邏輯。

评分

整體來說,這本電子書的閱讀體驗非常順暢,很少有那種「卡住」的感覺。它的語言風格充滿活力,用詞很貼近我們日常的口語習慣,讀起來一點都不像在啃教科書,反而像是有個經驗豐富的學長在你旁邊手把手指導。我特別欣賞它在每個單元結束後設計的「挑戰時間」或「進階應用猜想」,這有效地激發了我的好奇心,讓我不想只是照著範例操作,而是會主動思考「如果我把這個電阻換成那個電阻,結果會怎麼樣?」這種主動探索的樂趣,才是真正讓我愛上動手做的動力來源。如果有人問我,想學Arduino該買哪本書,我會毫不猶豫地推薦這本,因為它真正做到了讓複雜的科技變得平易近人,而且充滿了讓人想持續探索下去的魔力。

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說真的,市面上很多標榜「入門」的書籍,結果翻開來還是一堆看不懂的術語和密密麻麻的電路圖,讓人看了就想直接闔上。但這本很不一樣,它的編排邏輯非常流暢,完全抓住了台灣讀者喜歡「實用導向」的特性。它不是光講理論,而是直接告訴你,學會這個功能後,你可以用它來做什麼酷東西。例如,它教你如何讀取感測器數據時,馬上就連結到如何自製一個簡單的溫濕度監測器。這種即學即用的設計,讓我不用花時間去猜測學到的知識點該怎麼應用。而且,作者在講解程式碼結構時,總會特別標註哪一行是做什麼用的,非常貼心。對於我們這種非理工背景出身,但又對自造者(Maker)文化充滿熱情的同好來說,這本書簡直是省下我們到處爬文、東拼西湊的時間成本,直接給了一套完整且好消化的學習路徑圖。

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我必須讚賞這本書在專案實作上的深度與廣度之間的拿捏。它並沒有停留在「閃爍LED」這種玩具等級的範疇,而是很快地導入了一些兼具創意和實用性的中階專案。像是如何利用多個按鈕做出互動效果,或者如何串接外部模組讓Arduino不再只是單機運作。對於我這種比較龜毛的學習者來說,我特別在意的是「除錯(Debugging)」的章節。很多書只會教你怎麼寫對的程式,但從來沒教你程式寫錯了怎麼辦。這本書很誠實地列出了幾種常見的錯誤類型,並且提供了對應的檢查清單,這對我後續自己獨立開發時,真的幫了大忙,讓我少走了很多冤枉路,也培養了獨立解決問題的能力。這種細膩的關懷,讓人感覺作者真的站在初學者的角度思考過。

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